Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

cánh gạt xuyên: Mỗi cánh gạt của máy nén cánh gạt xuyên được chế tạo liền với cánh đối diện với nó. Có hai cặp cánh gạt đặt vuông góc với nhau trong khe rôto. Khi rôto quay, cánh gạt dịch chuyển theo phương hướng kính, hai đầu của cánh tỳ lên thành trong của xylanh. Hình 1.21. Máy nén kiểu cánh gạt xuyên. b. Van an toàn: Nếu giàn ngưng không giải nhiệt tốt hoặc tải làm lạnh lớn, áp suất cao áp phía giàn ngưng và bình chứa có giá trị lớn hơn bình thường dẫn đến nổ đường ống dẫn môi chất lạnh. Để tránh hiện tượng này, nếu áp suất cao áp tăng đến giá trị 35kgf/cm2 – 42,4 kgf/cm2, van an toàn mở để giảm áp suất. Hình 1.22. Van an toàn. c. Ly hợp từ: Ly hợp từ dùng để nối và ngắt máy nén ra khỏi động cơ. Các bộ phận chính của ly hợp gồm có: Rôto, Stato và dĩa ép. − Nguyên lý: Hình 1.23. Nguyên lý ly hợp từ. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, lực điện từ sinh ra trong lõi thép và hút thanh sắt. − Cấu trúc: Ly hợp từ bao gồm một stato, một rôto với puly và một đĩa ép để nối với puly dẫn động và máy nén bằng lực từ. Stato gắn trên vỏ máy nén và đĩa ép gắn trên trục máy nén. Hai ổ bi cầu được đặt nằm giữa mặt trong của roto và vỏ trước của máy nén (hay đĩa ép, phụ thuộc kiểu ly hợp sử dụng). Hình 1.17. Cấu trúc ly hợp từ. − Hoạt động: Khi động cơ hoạt động, puly quay theo do nó được nối với trục khuỷu nhờ dây đai dẫn động, nhưng máy nén chưa hoạt động do ly hợp từ chưa đóng. Khi bật công tắc hệ thống điều hòa không khí, bộ điều khiển cấp dòng cho stato. Lực điện từ sẽ hút đĩa ép và kéo đĩa ép ép lên bề mặt ma sát của puly. Các loại ly hợp từ:Ly hợp từ được phân loại theo hình dạng như sau: − Kiểu F, kiểu G: Cho máy nén kiểu trục khuỷu. − Kiểu R, kiểu P: cho máy nén kiểu đĩa chéo hay kiểu cánh gạt xuyên. d. Giàn ngưng (giàn nóng). Giàn nóng có tác dụng làm lạnh và lấy nhiệt khỏi ga dạng khí có nhiệt độ và áp suất cao để chuyển thành ga lỏng. Giàn nóng được lắp ở phía trước xe để có thể làm mát cưỡng bức nhờ không khí hút bởi quạt gió của két nước làm mát động cơ và dòng khí do xe chuyển động. Một số kiểu xe có trang bị quạt điện dành riêng cho giàn nóng. Hình 1.24. Kết cấu giàn ngưng. e. Bình chứa/Bộ hút ẩm. Kết cấu gồm có bình chứa và một phần tử lọc và chất hút ẩm đặt trong bình nhằm: − Tạm thời chứa ga đã được hóa lỏng bởi giàn nóng để cung cấp phù hợp với tải làm lạnh. − Tách chất bẩn và hơi nước có thể làm hỏng hệ thống làm lạnh nếu lọt vào hệ thống. − Trên thành bình có một kính ngắm dùng quan sát tình trạng dòng chảy ga lỏng trong bình. Nếu ga có chứa hơi nước, hơi nước sẽ làm ăn mòn các chi tiết của hệ thống. Nó có thể đóng băng tại van giãn nở bịt kín khe hở này, làm tắc đường ga, hay composite thể đóng băng trong giàn lạnh và cản trở dòng khí ga. Chất hút ẩm có tác dụng ngăn cản những hiện tượng trên xảy ra. Hình 1.25. Kết cấu bình chứa/Bộ hút ẩm. f. Cụm làm mát: Cụm làm mát bao gồm: Giàn lạnh, môtơ quạt và quạt, van giãn nở được lắp bên trong khoang hành khách. Ở một vài cụm làm mát, mô tơ quạt và quạt nằm ngoài cụm làm mát. Đáy xả nước tích nước ngưng tụ bởi giàn lạnh và xả ra ngoài. Hình 1.26. Kết cấu giàn lạnh. g. Van giãn nở: Ga lỏng sau khi đi qua bình chứa/hút ẩm được phun ra từ một van tiết lưu làm cho ga lỏng giãn nở đột ngột và biến thành dạng sương mù có áp suất và nhiệt độ thấp. Điều chỉnh lượng ga cấp cho giàn lạnh dựa trên tải làm mát để tạo hiệu quả làm lạnh cực đại tại mọi thời điểm. Kết quả là ga lỏng liên tục biến thành trạng thái khí ở cửa ra của giàn lạnh mà không phụ thuộc vào tải lạnh và tốc độ máy nén. Phân loại van giãn nở: − Van giãn nở áp suất không đổi. − Van giãn nở kiểu nhiệt. Hoạt động: Hình 1.27. Hoạt động của van giãn nở. Lượng ga đi vào van giãn nở sau khi đã được hóa lỏng trong giàn nóng được quyết định bởi dịch chuyển của chuyển động thẳng đứng của van, phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa áp suất bay hơi Pf bên trong ống cảm biến nhiệt và tổng của áp suất Ps và Pe, trong đó Ps là áp suất giữ tạo bởi lò xo nén và Pe là áp suất bay hơi bên trong giàn lạnh. Khi tải làm lạnh lớn, nhiệt độ của khí ga ở cửa ra của giàn lạnh sẽ cao. Do đó, nhiệt độ và áp suất trong ống cảm biến nhiệt sẽ cao nên van bị ấn xuống làm cho một lượng ga lớn tuần hoàn trong hệ thống. Ngược lại, khi tải lạnh nhỏ, sẽ xảy ra tác động ngược lại làm cho một lượng ga ít lưu thông trong hệ thống. Van giãn nở nhiệt có hai kiểu, phụ thuộc vào vị trí đo áp suất bay hơi trong giàn lạnh. Cả hai đều có cùng nguyên lý hoạt động. − Kiểu cân bằng trong. − Kiểu cân bằng ngoài. h. Giàn lạnh: Chức năng của giàn lạnh ngược với giàn nóng. Khí ga được xả từ van giãn nở lập tức biến thành dạng sương mù có áp suất và nhiệt thấp và bắt đầu bay hơi tại giàn lạnh. Giống như giàn nóng, giàn lạnh có cấu tạo đơn giản nhưng nó là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống làm lạnh. Cấu tạo và tình trạng hoạt động của giàn lạnh có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của hệ thống làm lạnh. Giàn lạnh được làm bằng nhôm. Có 3 kiểu giàn lạnh: − Kiểu cánh phẳng. − Kiểu gấp khúc. − Kiểu ống hút. Hình 1.28. Cấu tạo giàn lạnh. i. Công tắt áp suất kép: Được lắp giữa bình chứa và van giãn nở, nó phát hiện áp suất phía cao áp của mạch làm lạnh và ngắt lý hợp từ khi áp suất không bình thường, tắt máy nén để tránh hư hỏng có thể xảy ra đối với các chi tiết của hệ thống. Hình 1.29.Công tắc áp suất kép. 1.3.3. Các thiết bị chống đóng băng: Khi không khí ấm đi qua cánh của giàn lạnh, chúng bị làm lạnh, hơi nước trong không khí bám vào cánh của giàn lạnh. Nếu nhiệt độ của cánh giảm xuống bằng hoặc dưới 00C thì hơi nước sẽ ngưng tụ thành băng. Kết quả là cánh giàn lạnh bị phủ một lớp băng, hệ thống sẽ không đạt được hiệu quả làm lạnh như mong muốn. để tránh hiện tượng này xảy ra, người ta sử dụng thiết bị chống đóng băng. Có hai phương pháp chống đóng băng giàn lạnh: − Phương pháp nhiệt điện trở. Một nhiệt điện trở gắn vào cánh của giàn lạnh, các tính hiệu từ nhiệt điện trở được sử dụng để điều khiển nhiệt độ giàn lạnh. Khi nhiệt độ cánh giảm, ly hợp từ sẽ tắt làm dừng máy nén. − Phương pháp điều áp giàn lạnh (Evaporator Pressure regulator_EPR). Hình 1.30. Phương pháp điều áp giàn lạnh. Lượng ga từ giàn lạnh vào máy nén được điều chỉnh và áp suất trong giàn lạnh được duy trì ở 2,0 kgf/cm2 hoặc cao hơn để nhiệt độ cánh giàn lạnh không giảm xuống dưới 00C Khi tải làm lạnh nhỏ, áp suất bay hơi của ga trong giàn lạnh thấp. Vì vậy, van bắt đầu đóng để ngăn không cho áp suất bay hơi giảm xuống dưới 2 kgf/cm2 Hình 1.31. Hoạt động của van EPR khi tải lạnh nhỏ. Khi tải làm lạnh lớn, áp suất bay hơi của ga trong giàn lạnh cũng cao. Vì vậy, van giãn nở mở hoàn toàn và ga đã bay hơi trong giàn lạnh được hút thẳng vào máy nén không qua điều chỉnh. Hình 1.32. Hoạt động của van EPR khi tải lạnh lớn. 1.3.4. Thiết bị chống chết máy (Bộ ổn định tốc độ động cơ). Nếu máy nén hoạt động khi động cơ đang chạy không tải, công suất động cơ sẽ nhỏ và có thể chết máy. Thiết bị này sẽ ngắt ly hợp từ khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới giá trị xác định để ngăn không cho chết máy. Để phát hiện tốc độ động cơ, người ta thiết kế mạch điện tử để đếm số xung sinh ra của cuộn dây đánh lửa sơ cấp. Hình 1.33. Mạch phát hiện tốc độ động cơ. 1.3.5. Thiết bị bù không tải. Khi lái xe ở những thành phố có mật độ giao thông cao hoặc dừng xe với tốc độ không tải, công suất động cơ nhỏ nên khi máy nén hoạt động trong điều kiện này sẽ tạo tải lớn quá mức cho động cơ làm động cơ quá nóng hoặc chết máy. Vì vậy, một thiết bị bù không tải được sử dụng để nâng cưỡng bức tốc độ không tải và cho phép hệ thống lạnh hoạt động bình thường trong điều kiện này. Kết cấu thiết bị bù không tải phụ thuộc vào kiểu động cơ và hệ thống nhiên liệu. Ví dụ trong động cơ sử dụng bộ chế hòa khí, van chân không VSV (Vacuum Switching Valve) và một cơ cấu chấp hành được dùng để mở bướm ga cưỡng bức và nâng tốc độ không tải của động cơ khi hệ thống lạnh hoạt động. Hình 1.34. Thiết bị bù không tải trên xe sử dụng bộ chế hòa khí. Trong động cơ EFI, do không khí được đi tắt đến khoang nạp khí khi VSV và màng hoạt động. Vì vậy, tốc độ không tải của động cơ tăng. Hình 1.35. Thiết bị bù không tải trên xe phun xăng điện tử EFI. Hơn nữa, ở một vài động cơ TCCS còn trang bị van điều khiển không tải ISC ( Idle Switching Control), ECU động cơ nhận biết khi nào điều hòa không khí hoạt động và kích hoạt van ISC, làm tăng tốc độ không tải của động cơ. 1.3.6. Hê thống bảo vệ máy nén: Nếu máy nén bị khóa cứng bởi một vài lý do, hệ thống an toàn này sẽ ngắt ly hợp từ và VSV để tránh làm hư hỏng hệ thống lạnh. Hình 1.36. Sơ đồ hệ thống bảo vệ máy nén. 1.3.7. Hê thống điều khiển máy nén hai giai đoạn (Chức năng kinh tế): Điều hòa kiểu trộn khí thường cho phép máy nén chạy ở công suất cực đại đến khi đạt nhiệt độ giới hạn đóng băng của giàn lạnh (30C). Kết quả nếu tải nhiệt thấp, việc làm lạnh sẽ quá nhiều và động cơ bị mất nhiều năng lượng. Hệ thống này làm giảm hệ số sử dụng máy nén. Khi công tắt điều hòa đặt ở chế độ “ECON”, máy nén sẽ tắt khi nhiệt độ cánh giàn lạnh đạt tới 100C thay vì 30C ở chế độ A/C. Do đó tiết kiệm được phần năng lượng cho máy nén hoạt động. Hình 1.37. Sơ đồ hệ thống điều khiển hai chế độ 1.3.8. Hê thống điều khiển quạt điện ba giai đoạn: Trên xe sử dụng quạt điện để làm mát két nước, hai quạt điện được dùng cùng lúc, một cho két nước làm mát, một cho giàn ngưng của hệ thống lạnh. Những quạt này làm việc ở ba giai đoạn: zêro (quạt ngừng), tốc độ thấp, tốc độ cao phụ thuộc tín hiệu ra của: Công tắt áp suất (phát hiện áp suất ga), cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Hình 1.38. Sơ đồ hệ thống điện của quạt điện giàn nóng và két nước. 1.3.9. Công tắt nhiệt độ môi chất lạnh: Tất cả máy nén kiểu cánh gạt xuyên và một vài máy nén kiểu đĩa chéo được trang bị một cộng tắt nhiệt độ ga để tránh cho máy nén bị quá nóng. Nếu nhiệt độ của ga bị nén bởi máy nén vượt quá 1800C, công tắt sẽ mở và máy nén ngừng hoạt động. Hình 1.39. Sơ đồ hệ thống điện mắc công tắt nhiệt độ ga. 2. Hệ thống điều hòa không khí và hoạt động: 2.1. Các loại điều hòa không khí và hoạt động: Điều hòa không khí ô tô được phân loại theo vị trí lắp đặt và chức năng của hệ thống. 2.1.1. Phân loại theo vị trí lắp đặt điều hòa: 2.1.1.1. Kiểu Táplô: Ở kiểu này, điều hòa không khí thường được gắn ở bảng táplô. Đặc điểm của loại này là không khí lạnh từ cụm điều hòa được thổi thẳng đến mặt trước người lái nên hiệu quả làm lạnh có cảm giác hơn so với công suất của cụm điều hòa, cửa ra không khí lạnh được điều chỉnh bởi bản thân người lái nên người lái có thể cảm nhận được hiệu quả làm lạnh. Hình 2.1. Điều hòa không khí kiểu Táplô. 2.1.1.2. Kiểu khoang hành lý: Ở kiểu này cụm điều hòa không khí đặt ở cốp sau xe. Cửa ra và cửa vào của khí lạnh được đặt ở lưng ghế sau. Do cụm điều hòa gắn ở cốp sau nơi có khoảng trống lớn nên điều hòa kiểu này có ưu điểm của một bộ điều hòa với công suất giàn lạnh lớn và có công suất làm lạnh dự trữ. Hình 2.2. Điều hòa không khí kiểu khoang hành lý. 2.1.1.3. Kiểu kép: Khí lạnh được thổi ra từ phía sau và phía trước bên trong xe.Đặc tính làm lạnh bên trong xe rất tốt, phân bố nhiệt độ bên trong xe đồng đều hơn, tạo môi trường vi khí hậu dễ chịu trong xe. Hình 2.3. Điều hòa không khí kiểu kép. 2.1.2. Phân loại theo chức năng: Do chức năng và tính năng cần có của hệ thống điều hòa khác nhau, tùy theo môi trường tự nhiên và quốc gia sử dụng. Điều hòa có thể chia thành 2 loại tùy theo tính năng của nó. 2.1.2.1. Loại đơn. Loại này bao gồm một bộ thông gió được nối hoặc với bộ sưởi hoặc với hệ thống lạnh chỉ dùng để sưởi hoặc để làm lạnh. Hình 2.4. Hệ thống điều hòa không khí loại đơn. 2.1.2.2. Loại dùng cho tất cả các mùa trong năm: Loại này kết hợp một bộ thông gió với bộ sưởi và hệ thống làm lạnh chỉ dùng để sưởi hoặc để làm lạnh. Hệ thống điều hòa này có thể sử dụng trong những ngày thời tiết lạnh, độ ẩm cao để làm khô không khí. Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng hệ thống lạnh thì người trên xe sẽ cảm thấy lạnh, vì vậy khí lạnh cũng đi qua két sưởi để sấy nóng. Điều này đảm bảo không khí trong xe luôn có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Đây là ưu điểm chính của loại điều hòa không khí 4 mùa. Ngoài ra, loại này cũng có thể chia làm hai loại: Loại điều khiển bởi người lái và loại điều khiển tự động (Nhiệt độ bên ngoài và bên trong xe luôn được nhận biết bằng máy tính, bộ sưởi hoặc bộ điều hòa không khí tự động hoạt động theo nhiệt độ do người lái định trước, duy trì nhiệt độ không đổi trong xe. Hình 2.5. Hệ thống điều hòa 4 mùa. 2.1.3. Hoạt động của hệ thống: Giàn lạnh đặt giữa quạt gió và két sưởi gọi là hệ thống kiểu trộn khí. 2.1.3.1. Nguyên lý hoạt động: Việc điều chỉnh nhiệt độ và thay đổi khí vào và ra…, được thực hiện bằng cách dùng cần gạt trên bảng điều khiển. a. Van khí vào được điều khiển bằng cần điều khiển khí vào và nó quyết định dùng không khí sạch bên ngoài hay dùng khí tuần hoàn trong xe. b. Quạt gió được điều khiển bằng cần điều khiển tốc độ quạt để điều khiển lượng gió thổi vào trong xe. c. Van điều khiển trộn khí bằng cần điều khiển nhiệt độ. Van hướng luồng không khí lạnh thổi qua hay không qua két sưởi vì vậy điều khiển nhiệt độ bằng tỷ lệ của khí qua két sưởi. d. Van điều khiển luồng khí được điều khiển bởi cần điều khiển luồng khí và nó được đặt ở cửa khí ra để thổi mặt, thổi mặt và chân, thổi chân, thổi chân và sấy kính hay sấy kính. Hình 2.6. Bảng điều khiển dòng khí và sơ đồ lưu thông dòng khí trong hệ thống điều hòa. Hình 2.7. Hoạt động của các van điều khiển luồng khí. 2.1.3.2. Điều khiển van: Có hai kiểu điều khiển van: Kiểu cần gạt và kiểu nút ấn. a. Kiểu cần gạt: Một cần gạt trên bảng điều khiển nối với van qua dây cáp. Khi cần di chuyển, cánh van cũng dịch chuyển theo. Hình 2.8. Điều khiển van kiểu cần gạt. b. Kiểu nút ấn: Khi ấn nút trên bảng điều khiển, môtơ servo sẽ hoạt động làm dịch chuyển các cánh van. Hình 2.9. Điều khiển van kiểu nút ấn. 2.1.3.3. Hoạt động của quạt: Khí trong lành hoặc khí tuần hoàn được hút vào bộ làm lạnh nhờ quạt hút. Hình 2.10. Ví dụ về mạch điều khiển quạt. Cần điều khiển tốc độ quạt trên bảng điều khiển có thể thay đổi tốc độ quạt theo 4 nấc từ LO đến HI. Tốc độ quạt được điều khiển bởi dòng điện đi qua các điện trở có giá trị khác nhau để thay đổi điện áp đến môtơ quạt do đó thay đổi tốc độ quạt. 2.1.3.4. Điều khiển ly hợp từ: Khi khóa điện bật (ON) và công tắt quạt gió bật (trừ vị trí OFF), rơle sưởi bật. Nếu công tắt điều hòa bật (A/C ON), rơle ly hợp từ sẽ đóng nhờ bộ khuếch đại A/C, làm cho ly hợp từ đóng. Tuy nhiên, ly hợp từ sẽ ngắt truyền động và máy nén dừng hoạt động khi một trong các điều kiện sau xảy ra: 1) Công tắt quạt gió tắt: ngắt rơle sưởi, dòng điện không được cấp cho hệ thống điều hòa. 2) Công tắt A/C tắt: Cắt nguồn cung cấp cho bộ khuếch đại A/C. 3) Nhiệt độ giàn lạnh quá thấp: Nếu nhiệt độ bề mặt giàn lạnh giảm xuống bằng hoặc dưới 30C, khuếch đại A/C sẽ tắt rơle ly hợp từ. 4) Công tắt áp suất kép tắt: nếu áp suất phía cao áp của mạch làm lạnh đặt biệt cao hoặc đặt biệt thấp, công tắt này sẽ ngắt. Khuếch đại A/C phát hiện điều này và điều khiển ngắt rơle ly hợp từ. 5) Kẹt máy nén: Nếu chênh lệch giữa tốc độ máy nén và tốc độ động cơ lớn hơn một giá trị xác định, khuếch đại A/C nhận biết máy nén bị kẹt và phát tín hiệu điều khiển ngắt rơle ly hợp từ. 6) Nhiệt độ ga quá cao (Ở một vài kiểu xe): Nếu nhiệt độ ga trong máy nén tăng cao hơn một giá trị nhất định, công tắt nhiệt độ sẽ tắt. 3. Hệ thống điều hòa không khí tự động trên xe du lịch: 3.1. Khái quát hệ thống điều hòa không khí tự động: Điều hòa không khí thông thường luôn hoạt động tại một nhiệt độ khí thổi vào và tốc độ thổi khí do lái xe định trước. Tuy nhiên, những yếu tố như sự tỏa nhiệt của mặt trời, nhiệt độ động cơ, nhiệt từ ống xả, nhiệt do hành khách thải ra…sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ trong xe theo thời gian. Vì vậy, với hệ thống điều hòa loại này cần phải điều chỉnh lại nhiệt độ, tốc độ thổi khí, hay cả hai khi cần thiết. Hệ thống điều hòa không khí tự động đã được phát triển để loại bỏ các thao tác điều chỉnh không thuận tiện này. Hệ thống điều hòa không khí tự động phát hiện nhiệt độ bên trong xe và nhiệt độ môi trường, bức xạ mặt trời…từ đó điều chỉnh nhiệt độ khí thổi cũng như tốc độ quạt một cách tự động theo nhiệt độ đặt trước một cách tự động theo nhiệt độ đặt trước bởi người lái, do vậy duy trì nhiệt độ trong xe tại nhiệt độ đặt trước. Ngày nay, một số kiểu xe cũng bao gồm cả các chức năng điều khiển khác: điều khiển khí vào, chế độ thổi khí, điều khiển máy nén bên cạnh điều khiển nhiệt độ và tốc độ thổi khí. Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống điều hòa không khí tự động. 3.2. Các bộ phận chức năng chính: Hệ thống điều hòa không khí tự động là hệ thống điều hòa thường nhưng có lắp thêm các bộ phận chức năng như: − Các cảm biến để phát hiện sự thay đổi nhiệt độ và bức xạ mặt trời. − Các bộ điều khiển để xác định các chế độ làm việc dực trên các tín hiệu từ các cảm biến. − Các bộ chấp hành được dẫn động bởi bộ điều khiển làm dịch chuyển các cánh gió và các bộ phận khác. 3.2.1. Các cảm biến: Các cảm biến chính dùng trong điều hòa không khí tự động ô tô có cấu tạo từ chất bán dẫn. − Các cảm biến dùng nhiệt điện trở và đưa về bộ điều khiển những thay đổi về giá giá trị nhiệt độ dưới dạng những thay đổi về điện trở . Hình 3.2. Đồ thị quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ của cảm biến nhiệt điện trở. − Loại này bao gồm: + Cảm biến nhiệt độ không khí trong xe: là loại cảm biến hút không khí bên trong xe để xác định nhiệt độ không khí trong khoang hành khách. Có hai kiểu hút không khí: kiểu dùng môtơ và loại dùng ống hút (sử dụng luồng không khí qua bộ sưởi. Hình 3.3. Các loại cảm biến nhiệt độ không khí trong xe. + Cảm biến nhiệt độ không khí môi trường: Cảm biến này được đặt kín trong vỏ nhựa nhằm tránh phản ứng đột ngột về nhiệt độ, nó cho phép nhận biết chính xác nhiệt độ môi trường. Hình 3.4. Cảm biến nhiệt độ môi trường. + Cảm biến giàn lạnh: phát hiện nhiệt độ của khí đi qua giàn lạnh. Loại này chỉ dùng cho điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý. Hình 3.5. Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh. + Cảm biến/công tắt nhiệt độ nước: phát hiện nhiệt độ nước làm mát. Hình 3.6. Vị trí của cảm biến nhiệt độ nước làm mát. − Một cảm biến bức xa mặt trời dùng đi-ốt quang học để gửi về bộ điều khiển những thay đổi về sự tỏa nhiệt của mặt trời dưới dạng nhửng thay đổi về điện dòng điện. Hình 3.7. Đồ thị quan hệ giữa dòng điện và lượng bức xạ mặt trời. Hình 3.8. Cảm biến bức xạ mặt trời. 3.2.2. Các bộ điều khiển: Bộ điều khiển có thể chia thành hai loại: loại dùng IC và loại dùng bộ vi xử lý. Chúng được gọi là “bộ khuếch đại hệ thống”, “bộ khuếch đại điều hòa tự động” hay “ECU điều hòa không khí”. Điều hòa không khí tự động được điều khiển bằng bộ khuếch đại dùng IC được gọi là “điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ khuếch đại” còn loại điều khiển bằng ECU hay bộ khuếch đại dùng bộ vi xử lý được gọi là “điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý”. Hình 3.9. Bộ khuếch đại và bộ vi xử lý điều hòa tự động 3.2.3. Bộ chấp hành: Bộ chấp hành bao gồm môtơ bộ thổi khí, máy nén và các mô tơ servo. Hình 3.10. Môtơ servo Ở một số xe, người ta dùng môtơ bước thay môtơ servo, được điều khiển bằng ECU. 4. Hệ thống điều hòa tự động điều khiển bằng bộ khuếch đại: 4.1. Khái quát về hệ thống điều khiển tự động: Trong điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ khuếch đại, cảm biến nhiệt độ khí trong xe và cảm biến nhiệt độ môi trường được mắc nối tiếp vào bộ khuếch đại. Từ đây các tín hiệu được gửi đến bộ chấp hành để điều khiển nhiệt độ khí thổi, tốc độ khí thổi… Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống điều hòa tự động điều khiển bằng bộ khuếch đại. Trong sơ đồ trên, công tắt điều khiển tốc độ thổi khí, công tắt điều khiển chế độ thổi khi và công tắt điều khiển van nước hoạt động cùng với cánh điều khiển hòa trộn khí bằng môtơ servo điều khiển hòa trộn khí, do vậy cho phép điều khiển được nhiệt độ, tốc độ quạt thổi khí và chế độ thổi khí. Phần tiếp theo mô tả kết cấu và hoạt động của hệ thống điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ khuếch đại của loại xe Toyota Supra MA70. Điều hòa không khí tự động lắp trên loại xe này bao gồm các chức năng điều khiển sau: − Điều khiển nhiệt độ. − Điều khiển tốc độ quạt thổi. − Điều khiển chế độ khí thổi ra. Các hệ thống điều khiển này hoạt động bằng cách gạt các cần điều khiển và bật các công tắt trên bảng điều khiển điều hòa nhiệt độ. a) Cần điều khiển nhiệt độ. Cần này được gạt bằng tay để đặt nhiệt độ trong xe theo ý muốn. b) Cần điều khiển tốc độ quạt thổi khí. Khi đặt ở vị trí AUTO, cần này cho phép quạt thổi khí tự động chuyển đến tốc độ phù hợp với nhiệt độ không khí trong xe. c) Công tắt tự động đặt chế độ thổi khí: Công tắt này cho phép chế độ thổi khí thay đổi tự động giữa FACE và BI-LEVEL, BI- LEVEL và FOOT tương ứng với nhiệt độ khí thổi. Hình 4.2. Bảng điều khiển điều hòa không khí tự động bằng bộ khuếch đại. 4.2. Điều khiển nhiệt độ: 4.2.1. Cấu tạo: Hệ thống điều khiển nhiệt độ bao gồm cảm biến nhiệt độ khí trong xe, cảm biến nhiệt độ không khí môi trường, cảm biến bức xạ mặt trời, điện trở đặt nhiệt độ, bộ khuếch đại hệ thống và môtơ servo điều khiển hòa trộn khí. Hình 4.3. Sơ đồ điều khiển nhiệt độ. 4.2.1.1. Điện trở đặt nhiệt độ: Đặt bên trong bảng điều khiển và được nối với cần điều khiển nhiệt độ, nhiệt độ đặt trước được đưa vào bộ khuếch đại hệ thống dưới dạng những giá trị điện trở thay đổi (giá trị điện trở lớn khi cần được đặt ở vị trí nhiệt độ thấp). Hình 4.4. Điện trở đặt nhiệt độ. 4.2.1.2. Môtơ servo điều khiển hòa trộn khí: Môtơ servo đìều khiển hòa trộn khí được lắp dưới bộ sưởi. Nó dẫn động cánh đìều khiển hòa trộn khí và công tắt điều khiển tốc độ quạt thổi qua thanh nối. Nó có một bộ giới hạn, biến trở, công tắt điều khiển van nước và công tắc điều khiển chế độ thổi khí. Hình 4.5. Môtơ servo điều khiển hòa trộn khí. a. Công tắt giới hạn:cắt nguồn đến môtơ khi môtơ servo dịch chuyển đến vị trí lạnh tối đa hay nóng tối đa. b. Chiết áp: Là một biến trở dẫn động bởi môtơ. Nó dùng một tiếp điểm trượt để báo chuyển động của môtơ servo đến bộ khuếch đại hệ thống dưới dạng thay đổi giá trị điện trở. c. Công tắc điều khiển van nước: dùng để bật và tắt van VSV. Nó tắt van VSV làm cho môtơ servo dịch chuyển tiếp điểm động và đóng van nước khi cần điều khiển nhiệt độ đặt ở vị trí lạnh tối đa. Trong các trường hợp khác nó bật van VSV để mở van nước. Hình 4.6. Van nước d. Công tắc điều khiển chế độ dòng khí. Đây là công tắc điều khiển môtơ servo điều khiển chế độ thổi khí khi môtơ servo điều khiển hòa trộn không khí hoạt động để dịch chuyển tiếp điểm động và bật công tắt chế độ dòng khí tự động. e. Công tắc điều khiển tốc độ quạt thổi: Đây là công tắt kiểu trượt dẫn động bởi môtơ servo điều khiển hòa trộn không khí. Nó dùng để tự động thay đổi tốc độ quạt khi công tắt quạt thổi tự động bật, hoạt động theo chuyển động của thanh nối với cánh điều khiển gió. 4.2.2. Hoạt động: Hình 4.7. Sơ đồ mạch điều khiển nhiệt độ. Ngoại trừ cảm biến bức xạ mặt trời, các cảm biến nhiệt độ khác được mắc nối tiếp vào bộ khuếch đại của hệ thống. R2: biến trở thay đổi theo nhiệt độ đặt trước Rp0: điện trở chiết áp. Rr: điện trở của cảm biến nhiệt độ không khí bên trong xe. Ram: điện trở của cảm biến nhiệt độ không khí môi trường. R1 = Rp0 + Rr + Ram Sự thay đổi của những điện trở này được đưa vào bộ khuếch đại hệ thống dưới dạng những thay đổi về điện áp (Vi). Vi là sự sụt áp xảy ra trên R1 tạo bởi V0, V0 do bộ khuếch đại tạo ra, và sụt áp trên R1 và R2. vì vậy Vi thay đổi khi R1 hoặc R2 thay đổi. Từ mối liên hệ giữa Vi và V0 cho phép bộ khuếch đại dẫn động môtơ servo điều khiển hòa trộn khí. 4.2.2.1. Nguyên tắc hoạt động để thay đổi nhiệt độ bên trong xe. a. Trường hợp 1: Khi nhiệt độ đặt trước và nhiệt độ bên trong xe gần bằng nhau R1 và R2 gần bằng nhau. Vi ≈ 1/2V0. Lúc này, bộ khuếch đại vi sai sẽ gửi điện áp bằng nhau đến bộ khuếch đại 1 và 2, do đó môtơ servo vẫn giữ ở tình trạng hiện thời. b. Trường hợp 2: nhiệt độ trong xe thấp hơn nhiệt độ đặt trước. Điều này xảy ra khi đặt nhiệt độ cao hơn, kết quả làm giảm R2 hay khi nhiệt độ bên trong xe giảm xuống thấp hơn nhiệt độ đặt trước, kết quả tăng làm Rr. Cả hai trường hợp trên R2 nhỏ hơn R1, nên Vi > 1/2 V0, bộ khuếch đại vi sai phát hiện sự sai lệch này, lúc này bộ khuếch đại vi sai cấp điện áp “H” (cao) đến bộ khuếch đại chuyển đổi 2 và cấp điện áp “L” (thấp) đến bộ khuếch đại chuyển đổi 1, điều này dẫn động môtơ servo hòa trộn khí, môtơ sẽ quay cánh điều khiển hòa trộn khí đến “L” (thấp) để tăng tỉ lệ luồng khí lạnh qua bộ sưởi nhằm tăng nhiệt độ khí thổi ra. Điều này làm giảm điện trở của chiết áp gắn với cánh điều khiển hòa trộn khí, làm giảm dần Vi cho đến khi môtơ servo điều khiển hòa trộn khí ngừng hoạt động. c. Trường hợp 3: khi nhiện độ bên trong xe cao hơn nhiệt độ đặt trước. Trạng thái này xảy ra khi đặt nhiệt độ giảm xuống hoặc nhiệt độ trong xe tăng lên cao hơn nhiệt độ đặt trước, kết quả làm giảm Rr. Trong trường hợp này, R2 trở nên lớn hơn R1 kết quả làm Vi < 1/2V0, bộ khuếch đại vi sai phát hiện sự thay đổi này. Bộ khuếch đại vi sai cấp điện áp “H” (cao) cho khuếch đại chuyển đổi 1 và “L” cho khuếch đại chuyển đổi 2. Điều này dẫn động môtơ servo hòa trộn khí, môtơ sẽ quay cánh điều khiển hòa trộn khí đến “H” (cao) để giảm tỉ lệ luồng khí lạnh qua bộ sưởi nhằm giảm nhiệt độ khí thổi ra. Điều này làm tăng điện trở của chiết áp gắn với cánh điều khiển hòa trộn khí, làm tăng dần Vi cho đến khi môtơ servo điều khiển hòa trộn khí ngừng hoạt động. 4.2.2.2. Hiệu chỉnh nhiệt độ: Hình 4.8 . Sơ đồ hiệu chỉnh nhiệt độ. a. Hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường. Trong trường hợp nhiệt độ môi trường thay đổi, nhiệt độ khí thổi vào để làm mát hoặc để sưởi ấm bên trong xe sẽ thay đổi theo. Vì lý do này. Một cảm biến nhiệt độ môi trường (Ram) được mắc nối tiếp với cảm biến nhiệt độ trong xe (Rr) và chiết áp (Rp0), cho phép Vi thay đổi để bù lại sự thay đổi nhiệt độ môi trường. b. Hiệu chỉnh theo bức xạ mặt trời: Các tia bức xạ mặt trời sẽ làm cho con người cảm thấy nóng rất nhanh, tuy nhiên cần có thời gian để những tian bức xạ này sưởi ấm không khí xung quanh. Vì vậy, nhiệt độ không khí do quạt thổi ra không thể đáp ứng nhanh với sự thay đổi của bức xạ mặt trời. Do đó một cảm biến tỏa nhiệt mặt trời được sử dụng để nhận biến sự thay đổi của các tia bức xạ mặt trời, cho phép bộ khuếch đại có những hiệu chỉnh cần thiết kịp thời. 4.3. Điều khiển tốc độ quạt thổi: 4.3.1. Cấu tạo. Chức năng điều khiển tốc độ quạt thổi của hệ thồng điều hòa không khí tự động cũng ứng dụng mạch điều khiển như hệ thồng điều hòa không khí thông thường nhưng bổ sung thêm các chi tiết chức năng sau: Công tắc điều khiển tốc độ quạt thổi khí. Công tắc nhiệt độ nước. Công tắc chế độ FOOT. 4.3.1.1. Công tắc nhiệt độ nước: Công tắc được lắp bên dưới két sưởi ấm. Nó bao gồm một công tắc bật tại 200C và một công tắc bật tại 400C. Hình 4.9. Công tắc nhiệt độ nước. 4.3.1.2. Công tắc chế độ FOOT: Công tắc chế độ FOOT được lắp trong môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí. Nó tắt khi chế độ dòng khí được đặt tại FOOT (công tắc chế độ dòng khí được đặt tại vị trí FOOT, hay chế độ FOOT trong vị trí AUTO). Hình 4.10. Công tắc chế độ FOOT. 4.3.2. Hoạt động: 4.3.2.1. Điều khiển tự động: Điều khiển tự động làm thay đổi tốc độ quạt thổi một cách tự động tùy thuộc vào sự chênh lệch giữa nhiệt độ bên trong và bên ngoài xe. Nó tăng tốc độ quạt thổi khi chênh lệch này lớn, và ngược lại. Hình 4.11. Đồ thị quan hệ điều chỉnh tốc độ quạt thổi với chênh lệch nhiệt độ. Tốc độ quạt thổi thay đổi phụ thuộc vào vị trí các tiếp điểm của công tắc điều khiển tốc độ quạt thổi, công tắc này dịch chuyển cùng với cánh điều khiển hòa trộn khí. Chức năng điều khiển này chỉ hoạt động khi cần điều khiển tốc độ quạt thổi trên bảng điều khiển được đặt tại vị trí AUTO. Khi cần điều khiển đặt tại vị trí khác, chức năng điều khiển này sẽ dẫn động quạt thổi ở tốc độ đặt trước. 4.3.2.2. Điều khiển hâm nóng: Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ tương đối thấp, dòng khí thổi ở chế độ sưởi sẽ làm cho hành khách cảm thấy lạnh. Để tránh hiện tượng này, chức năng điều khiển hâm nóng sẽ điều khiển tốc độ quạt thổi khi chế độ dòng khí đặt tại FOOT và cần điều khiển tốc độ quạt thổi đặt tại vị trí AUTO như sau: a. Trường hợp 1: Khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn 200C. Hình 4.12. Sơ đồ điều khiển tốc độ quạt trong trường hợp 1. Rơle bộ sưởi không bật, môtơ quạt thổi không hoạt động. b. Trường hợp 2: Khi nhiệt độ nước làm mát cao hơn 200C và thấp hơn 400C. Hình 4.13. Sơ đồ điều khiển tốc độ quạt trong trường hợp 2. Công tắc nhiệt độ nước a và rơle bộ sưởi ấm bật, nhưng công tắc nhiệt độ nước b vẫn tắt, do đó rơle tự động tắt. Điều này làm cho dòng điện đến môtơ quạt thổi chạy qua toàn bộ điện trở của điện trở quạt thổi, bỏ qua vị trí của tiếp điểm trên công tắt điều khiển tốc độ quạt thổi, do đó điều chỉnh tốc độ quạt thổi ở chế độ L0. c. Trường hợp 3: Khi nhiệt độ nước làm mát cao hơn 400C. Nhiệt độ nước làm mát cao sẽ bật công tắt a và b, đồng thời bật rơle sưởi ấm và rơle tự động. Nó làm cho môtơ hoạt động tại một trong các tốc độ đã được mô tả, tùy theo vị trí tiếp điểm của công tắt điều khiển tốc độ quạt thổi. 4.4. Điều khiển chế độ dòng khí (điều khiển khí ra): 4.4.1. Cấu tạo: Hệ thống điều khiển chế độ dòng khí bao gồm công tắc điều khiển chế độ dòng khí, khuếch đại hệ thống và môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí. Hình 4.14. Sơ đồ hệ thống điều khiển chế độ dòng khí. 4.4.1.1. Môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí: Môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí được gắn phía bên của bộ sưởi. Cần điều khiển chế độ thổi khí được gắn trên bảng điều khiển, nó gửi tín hiệu đến bộ khuếch đại hệ thống, sau đó bộ khuếch đại gửi tín hiệu đến môtơ, môtơ quay cánh điều khiển chế độ dòng khí thông qua các thanh nối. Hình 4.15. Môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí. 4.4.2. Hoạt động: Điều khiển chế độ dòng khí tự động chuyển chế độ dòng khí từ FACE đến BI-LEVEL đến FOOT hay ngược lại, tùy theo chuyển động của môtơ servo điều khiển hòa trộn khí và trạng thái hoạt động của máy nén. Chế độ dòng khí được điều chỉnh theo cách sau: chuyển động của tiếp điểm động trong công tắc điều khiển chế độ dòng khí (tiếp điểm động nối với cánh điều khiển hòa trộn không khí) sẽ gửi tín hiệu đến bộ khuếch đại của hệ thống, sau đó bộ khuếch đại sẽ điều khiển chuyển động của môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí. Chức năng điều khiển này hoạt động khi cần điều khiển tốc độ quạt thổi ở vị trí AUTO và công tắc điều khiển chế độ dòng khí tự động đặt ở AUTO. 4.4.2.1. Trường hợp cần điều khiển nhiệt độ di chuyển từ trạng thái lạnh sang nóng. Lúc này tiếp điểm động trong môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí được đặt từ vị trí FACE sang vị trí FOOT. a. Trường hợp 1: Khi máy nén hoạt động. Hình 4.16. hệ thống điều khiển chế độ dòng khí trường hợp cần điều khiển nhiệt độ di chuyển từ trạng thái lạnh sang nóng. Do công tắc chế độ AUTO trên bảng điều khiển bật, dòng điện từ cực 6 của bộ khuếch đại hệ thống đến công tắt FOOT của môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí sau đó đến cực 3 của công tắc điều khiển chế độ thổi khí, đến cực 9 và sau đó đến cực 13 của bảng điều khiển tạo thành mạch nối đất. Trong trường hợp này, bộ khuếch đại hệ thống gửi tín hiệu 0 đến cực 6 và 1 đến cực 14 (do mạch hở). Do đó, cực 5 và cực 4 của bộ khuếch đại hệ thống phát tín hiệu 1 và 0, cho phép dòng điện chạy qua chạy qua cực 5 của bộ khuếch đại hệ thống đến cực 4 của môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí sau đó đến cực 1 của môtơ này, sau đó đến cực 4 của bộ khuếch đại hệ thống, do vậy làm cho hoạt động dịch chuyển tiếp điểm động đến vị trí FOOT và sau đó dừng lại, đặt hệ thống ở chế độ FOOT. b. Trường hợp 2: Khi máy nén không hoạt động. Do công tắt điều hòa không khí tắt, đầu vào của cổng NAND 1 là 1 và 1, cổng này phát ra 0. Do đó, dòng điện chạy từ cực 6 của bộ khuếch đại hệ thống đến tiếp điểm FOOT và sau đó đến cực 1 của bộ khuếch đại hệ thống tạo thành mạch nối mát. Sau đó hoạt động giống như khi máy nén đang hoạt động. 4.4.2.2. Trường hợp cần điều khiển nhiệt độ di chuyển từ vị trí nóng sang vị trí giữa. Lúc này tiếp điểm động lắp trong môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí được đặt từ vị trí FOOT đến vị trí BI-LEVEL. a. Trường hợp 1: Khi máy nén đang hoạt động: Hình 4.17. Hệ thống điều khiển chế độ dòng khí trường hợp cần điều khiển nhiệt độ chuyển từ vị trí nóng sang vị trí giữa. Do công tắc chế độ AUTO trên bảng điều khiển bật, tạo nên mạch nối đất qua cực 8 của bộ khuếch đại, và đầu vào cực 10 của bộ khuếch đại là “1”(do công tắt điều hòa bật), đầu vào của cực 3 của bộ khuếch đại là “1” (do mạch hở) do vậy làm cổng NAND1 và NAND2 phát ra tín hiệu “1”. Đầu vào cực 7 của bộ khuếch đại là “1” do cực bị hở. Nó làm thay đổi tất cả tín hiệu vào cổng NAND thành “1”, và bật transitor (Tr). Điều này làm thay đổi tín hiệu vào cực 14của bộ khuếch đại và thay đổi đầu vào cực 6 thành “1” do cực 6 hở mạch. Vì vậy, cực 4 và 5 của bộ khuếch đại phát ra tín hiệu :“1”và “0”, cho phép dòng điện chạy qua cực 4 của bộ khuếch đại hê thống đến cực 1 của môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí, sau đó đến cực 4 của môtơ, rồi đến cực 5 của bộ khuếch đại làm môtơ dịch chuyển tiếp điểm động đến vị trí BI-LEVEL và sau đó ngừng lại, đặt hệ thống vào chế độ BI-LEVEL. b. Trường hợp 2: Khi máy nén không hoạt động. Do công tắc điều hòa tắt, tín hiệu vào cực 10 của bộ khuếch đại là “0”, cho phép cồng NAND1 phát ra tín hiệu 0. Cổng AND phát ra tín hiệu “0”, tắt transistor, do đó môtơ tắt, cố định chế độ thổi khí tại FOOT. 4.4.2.3. Trường hợp cần điều khiển nhiệt độ di chuyển từ vị trí giữa đến vị trí mát. Lúc này tiếp điểm động trong môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí được đặt từ vị trí BI-LEVEL đến vị trí FACE. Hình 4.18. Hệ thống điều khiển chế độ dòng khí trường hợp cần điều khiển nhiệt độ chuyển từ vị trí giữa sang vị trí mát. a. Trường hợp 1: Khi máy nén không hoạt động. Do công tắc chế độ AUTO trên bảng điều khiển bật, đầu vào cực 3 của bộ khuếch đại là “0” do mạch nối đất tạo thành qua cực 3, và đầu vào cực 10 của bộ khuếch đại là 1 (do công tắt điều hòa bật), do đó cổng NAND2 phát tín hiệu “0”. Điều này làm thay đổi đầu vào cực 14 của bộ khuếch đại thành tín hiệu “0” (do mạch nối đất tạo thành qua cực 14) và cũng làm thay đổi đầu vào cực 6 thành tín hiệu “1”(do mạch bị hở). Do vậy, cực 4 và 5 của bộ khuếch đại phát ra tín hiệu “1”và “0” cho phép dòng điện chạy qua cực 4 của bộ khuếch đại đến cực 1 của môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí, sau đó đến cực 4 của môtơ này, sau đó đến cực 5 của bộ khuếch đại làm môtơ dịch chuyển tiếp điểm động đến vị trí FACE rồi ngừng lại, đặt hệ thống vào chế độ FACE. b. Trường hợp 2: Khi máy nén không hoạt động. Do công tắc điều hòa tắt, tín hiệu vào cực 10 của bộ khuếch đại là “0”, cho phép cồng NAND1 phát ra tín hiệu “0”. Làm cổng NAND2 phát ra tín hiệu “1”. Tạo thành mạch nối đất qua cực 14 của bộ khuếch đại trong khi qua công tắc điều khiển chế độ dòng khí và cực 2 của bộ khuếch đại. Sau đó hoạt giống như khi máy nén đang hoạt động. 5. Loại điều khiển bằng bộ vi xử lý: 5.1. Mô tả: Trong hệ thống điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý, từng cảm biến gửi tín hiệu đến bộ khuếch đại điều hòa không khí tự động (còn gọi là ECU điều hòa) một cách độc lập, sau đó sẽ nhận biết dựa vào chướng trình có sẵn trong bộ vi xử lý của khuếch đại điều hòa không khí tự động, do đó điều khiển độc lập các bộ chấp hành. Các phần sau mô tả hệ thống điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý lắp trên xe Celica ST180 và Land Cruiser 80. Hình 5.1. Hệ thống điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý. 5.2. Khái quát về hệ thống: Hệ thống bao gồm các chức năng điều khiển tự động sau: − Điều khiển nhiệt độ. − Điều khiển tốc độ quạt thổi. − Điều khiển khí vào. − Điều khiển chế độ dòng khí. − Điều khiển máy nén. Các hệ thống điều khiển này hoạt động bằng cần gạt hay công tắc trên bảng điều khiển như trong điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ khuếch đại. − Công tắc hay cần gạt điều khiển nhiệt độ: dùng để đặt nhiệt độ trong xe như mong muốn. − Công tắc tự động: khi bật, công tắt này kích hoạt hệ thống điều khiển tự động đồng thời hiển thị trạng thái hoạt động bằng đèn báo. Hình 5.2. Bảng điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động loại vi xử lý. 5.3. Nhiệt độ khí ra (Temperature Air out_TAO) cần thiết: Hình 5.3. Sơ đồ tính toán nhiệt độ TAO. TAO là nhiệt độ khí cần thổi ra để giữ cho nhiệt độ trong xe tại một giá trị đặt trước. TAO được tính toán bởi bộ vi xử lý đặt trong bộ khuếch đại điều hòa không khí tự động dựa trên trạng thái của công tắc hay cần gạt điều khiển nhiệt độ và các tín hiệu từ các cảm biến. Từ thông số TAO này, điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý gửi các tín hiệu dẫn động phát ra từ bộ khuếch đại đến các môtơservo và quạt thổi. TAO được tính toán bằng công thức: TAO = AxTSET – BxTR – CxTAM – DxTS +E Trong đó: TSET: nhiệt độ đặt trước. TR: nhiệt độ khí trong xe. TAM: nhiệt độ môi trường. TS: bức xạ mặt trời. A đến E là các hằng số. Nếu công tắc hay cần điều khiển nhiệt độ được đặt tại vị trí MAX COOL hay MAX WARM, bộ vi xử lý sẽ dùng giá trị cố định thay vì thực hiện phép tính trên. 5.4. Điều khiển nhiệt độ: Hệ thống điều khiển nhiệt độ của hệ thống này có cấu tạo gần giống như hệ thống điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ khuếch đại, ngoại trừ có thêm: − Cảm biến giàn lạnh. − Một bộ khuếch đại cho môtơ servo điều khiển hòa trộn khí. − Một công tắc chương trình, như công tắt điều khiển quạt thổi, không lắp trên môtơ servo điều khiển hòa trộn khí. Hình 5.4. Sơ đồ điều khiển nhiệt độ. Bộ vi xử lý lắp trong bộ khuếch đại điều hòa không khí tự động tính toán độ mở (SW) cánh điều khiển hòa trộn khí dựa trên TAO tính toán được và tín hiệu (TE) từ cảm biến giàn lạnh như sau: ( ) ( ) %100×+− +−+= BTEC BTEATAOSW A đến C là các hằng số. SP là góc mở thực tế của cánh điều khiển hòa trộn khí. Giá trị của nó phụ thuộc vào tín hiệu từ cực TP. Bộ vi xử lý so sánh giá trị SP này với SW và theo đó điều khiển môtơ servo điều khiển hòa trộn khí. Bộ khuếch đại môtơ servo điều khiển hòa trộn khí xác định hướng tác dụng lực và dẫn động mô tơ servo điều khiển hòa trộn khí, do đó điều khiển được nhiệt độ khí vào. a. Trường hợp 1: Khi SW gần bằng SP. SW gần bằng SP, khi TAO gần bằng TE. Lúc này, bộ vi xử lý lắp bên trong bộ khuếch đại điều hòa không khí tự động sẽ tắt TR1 và TR2, ngăn không cho bộ khuếch đại của môtơ servo hòa trộn khí cấp dòng điện đến môtơ servo điều khiển hòa trộn khí, do đó làm cánh điều khiển hòa trộn khí giữ nguyên ở vị trí hiện tại. b. Trường hợp 2: Khi SW nhỏ hơn SP. SW nhỏ hơn SP khi TAO nhỏ hơn TE. Lúc này bộ vi xử lý lắp trong bộ khuếch đại điều hòa không khí tự động sẽ bật TR1, tắt TR2, cho phép bộ khuếch đại của môtơ servo điều khiển hòa trộn khí cấp dòng điện đến môtơ servo điều khiển hòa trộn khí, do đó làm môtơ quay sang phía COOL, dịch chuyển cánh điều khiển hòa trộn khí để hạ thấp nhiệt độ khí thổi. Chiết áp lắp bên trong môtơ servo điều khiển hòa trộn khí phát hiện mức độ dịch chuyển thực tế của cánh điều khiển hòa trộn khí (SP). Nếu giá trị thu được bằng với SW thì bộ vi xử lý sẽ tắt TR1 để dừng môtơ servo. c. Trường hợp 3: Khi SW lớn hơn SP. SW lớn hơn SP khi TAO lớn hớn TE. Lúc này bộ vi xử lý lắp trong bộ khuếch đại điều hòa không khí tự động sẽ bật TR2, tắt TR1, cho phép bộ khuếch đại của môtơ servo điều khiển hòa trộn khí cấp dòng điện đến môtơ servo điều khiển hòa trộn khí, do đó làm môtơ quay sang phía WARM, dịch chuyển cánh điều khiển hòa trộn khí để nâng nhiệt độ khí thổi. Chiết áp lắp bên trong môtơ servo điều khiển hòa trộn khí phát hiện mức độ dịch chuyển thực tế của cánh điều khiển hòa trộn khí (SP). Nếu giá trị thu được bằng với SW thì bộ vi xử lý sẽ tắt TR2 để dừng môtơ servo. 5.5. Điều khiển quạt thổi. 5.5.1. Cấu tạo: Giống như bộ điều khiển quạt thổi dùng cho điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ khuếch đại, công tắc điều khiển tốc độ quạt thổi nối với cánh điều khiển hòa trộn khí sẽ tự động thay đổi tốc độ quạt thổi và công tắt nhiệt độ nước làm mát được dùng để điều khiển hâm nóng. Các chi tiết tương ứng trong hệ thống điều khiển tốc độ quạt thổi gồm: − Công tắt điều tốc độ quạt thổi:Bộ khuếch đại điều hòa không khí tự động, điện trở quạt thổi, transistor nguồn. Transistor nguồn thay đổi dòng điện đi qua môtơ quạt phụ thuộc vào tín hiệu dẫn động quạt thổi từ cực BLW của bộ khuếch đại điều hòa không khí tự động, do đó làm thay đổi tốc độ quạt. Transistor nguồm có một cầu chì, nó bị nóng chảy ở 1140C để bảo vệ transistor nguồn tránh hư hỏng khi quá nóng. − Công tắc nhiệt độ nước/cảm biển nhiệt độ nước làm mát. 5.5.2. Hoạt động: 5.5.2.1. Điều khiển tự động: Chức năng điều khiển này cũng tự động điều khiển tốc độ quạt thổi giống như điều khiển nhiệt độ dựa trên giá trị TAO. Khi công tắc AUTO bật, bộ khuếch đại điều hòa không khí tự động sẽ điều khiển tốc độ quạt thổi theo giá trị hiện thời của TAO theo đồ thị: Hình 5.5. Đồ thị mô tả điều khiển tốc độ quạt theo TAO. a. Trường hợp 1: Hoạt động ở tốc độ thấp. Hình 5.6. Sơ đồ hệ thống diều khiển tự động tốc độ quạt ở tốc độ thấp. Khi công tắc AUTO bật, bộ vi xử lý sẽ bật TR1 để kích hoạt rơle sưởi, cho phép dòng điện chạy từ ắc quy đến rơle sưởi, sau đó đến môtơ quạt đến điện trở quạt và nối đất, do vậy mô tơ quạt chạy ở tốc độ thấp. Lúc này, đèn AUTO và đèn tốc độ thấp L0 sáng. b. Trường hợp 2: Hoạt động từ tốc độ trung bình đến cao. Hình 5.7. Sơ đồ hệ thống diều khiển tự động tốc độ quạt ở tốc độ trung bình đến cao. Bộ vi xử lý sẽ phát tín hiệu dẫn động quạt thổi khí, tốc độ này được tính toán từ giá trị TAO đến transitor nguồn qua cực BLW. Dòng điện chạy từ Acquy đến rơle sưởi, đến motơ quạt, đến transitor nguồn và điện trở quạt thổi rồi nối đất. Do đó, làm cho môtơ quạt thổi chạy tại một tốc độ tương ứng với tín hiệu dẫn động quạt. Cùng lúc đó, đèn AUTO sáng cùng với đèn L0, M1, M2 hay HI tùy theo từng trường hợp. Tín hiêu đến cực VM của bộ khuếch đại điều hòa không khí tự động từ transistor nguồn là tín hiệu phản hồi tốc độ quạt thổi. Bộ vi xử lý dùng tín hiệu này để hiệu chỉnh tín hiệu dẫn động quạt. c. Trường hợp 3: Hoạt động tại tốc độ đặt biệt cao. Hình 5.8. Sơ đồ hệ thống diều khiển tự động tốc độ quạt ở tốc độ đặt biệt cao. Bộ vi xử lý bật TR1 và TR2 để kích hoạt rơle bộ sưởi và rơle quạt. Vì vậy, dòng điện chạy từ Ắc quy đến rơle bộ sưởi, sau đó đến môtơ quạt, đến rơle quạt và nối đất, làm cho môtơ quạt thổi chạy tại một tốc độ đặt biệt cao. Lúc này đèn AUTO và đèn HI sáng lên. 5.5.2.2. Điều khiển hâm nóng. Chức năng điều khiển hâm trong điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý dùng một cảm biến nhiệt độ nước làm mát để phát hiện nhiệt độ nước làm mát động cơ. Môtơ quạt thổi khí tắt cho đến khi nhiệt độ nước làm mát đạt giá trị 300C đến 400C (tùy theo kiểu xe). Khi nhiệt độ nước làm mát vượt 300C đến 400C rơle bộ sưởi ấm bật làm cho môtơ quạt thổi hoạt động. Chức năng này chỉ hoạt động khi công tắt AUTO trên bảng điều khiển bật và chế độ dòng khí đặt ở FOOT hay BI-LEVEL. 5.5.2.3. Điều khiển dòng khí trễ. Điều hòa không khí của xe đỗ dưới trời nóng trong thời gian dài luôn thổi ra khí nóng ngay lập tức sau khi nó hoạt động. Chức năng điều khiển dòng khí trễ ngăn không cho điều này xảy ra. Chức năng điều khiển dựa trên nhiệt độ bên trong bộ làm mátdo cảm biến giàn lạnh phát hiện được và chỉ được thực hiện khi động cơ khởi động với các điều kiện sau: − Máy nén hoạt động. − Công tắc AUTO bật. − Chế độ dòng khí đặt tại FACE, hay đã bật tại Bi-LEVEL. Hình 5.9. Sơ đồ hệ thống điều khiển hâm nóng. a. Trường hợp 1: khi nhiệt độ bộ làm mát trên 300C. Trường hợp này hệ thống điều khiển theo sơ đồ sau: Hình 5.10. Đồ thị quan hệ tốc độ quạt thổi theo thời gian. Chức năng điều khiển dòng khí trễ sẽ tắt môtơ quạt thổi khí và để nó tắt trong thời gian 4 giây khi máy nén chạy, làm mát không khí bên trong bộ làm mát. Sau thời gian 5s, hệ thống bật quạt thổi tại tốc độ thấp L0 để thổi khí mát trong bộ làm mát vào khoang hành khách. b. Trường hợp 2: khi nhiệt độ bộ làm mát dưới 300C. Trường hợp này hệ thống điều khiển theo sơ đồ sau: Hình 5.11. Đồ thị quan hệ tốc độ quạt thổi theo thời gian. Hệ thống điều khiển thời gian trễ cho quạt thổi với tốc độ thấp L0 trong thời gian 5s. 5.6. Điều khiển chế độ dòng khí. 5.6.1. Cấu tạo: Hệ thống điều khiển chế độ dòng khí cho loại điều khiển bằng bộ vi xử lý có cấu tạo về cơ bản giống với điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ khuếch đại. 5.6.2. Hoạt động. 5.6.2.1. Điều khiển tự động. Tương tự như điều khiển nhiệt độ và tốc độ quạt, chức năng này tự động điều khiển chế độ dòng khí thổi ra theo chỉ số TAO. Khi bật công tắt AUTO trên bảng điều khiển, bộ vi xử lý tự động nhận được thông tin này và tự động điều khiển chế độ dòng khí ra theo chỉ số TAO như sau: Hình 5 .12. Sơ đồ hệ thống điều khiển chế độ dòng khí theo chỉ số TAO. a. Trường hợp 1: Khi chỉ số TAO thay đổi từ thấp đến cao. Hình 5.13. Sơ đồ hệ thống điều khiển chế độ dòng khí trường hợp 1. Khi chỉ số TAO thấp, tiếp điểm động trong môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí được đặt ở vị trí FACE. Khi TAO thay đổi từ thấp đến cao, bộ vi xử lý bật TR1. Như vậy, đầu vào B của mạch dẫn động môtơ điều khiển chế độ dòng khí là “0” do tạo thành mạch nối đất và đầu vào A là “1” do mạch hở. Điều này làm tín hiệu “1” được phát ra ở đầu ra D và “0” ở đầu C trong mạch dẫn động, cho phép dòng điện từ đầu ra D đến môtơ, sau đó đến đầu ra C, do vậy làm cho môtơ hoạt động, kéo tiếp điểm động khỏi tiếp điểm FOOT và sau đó dừng lại, đặt hệ thống vào chế chế độ FOOT. Lúc này, nó bật TR1 để bật đèn báo FOOT trên bảng điều khiển. b. Trường hợp 2: Khi chỉ số TAO thay đổi từ cao đến trung bình. Hình 5.14. Sơ đồ mạch điều khiển chế độ dòng khí trường hợp 2. Tiếp động trong môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí đang ở vị trí BI-LEVEL. Khi TAO thay đổi từ cao đến trung bình, bộ vi xử lý bật TR3 Đầu vào A của mạch dẫn động môtơ điều khiển chế độ dòng khí là “0” do tạo thành mạch nối đất và đầu vào B là “1” do mạch hở. Điều này làm tín hiệu “1” được phát ra ở đầu ra C và “0” ở đầu D trong mạch dẫn động, cho phép dòng điện từ đầu ra C đến môtơ, sau đó đến đầu ra D, do vậy làm cho môtơ hoạt động, kéo tiếp điểm động khỏi tiếp điểm BI-LEVEL và sau đó dừng lại, đặt hệ thống vào chế chế độ BI-LEVEL. Lúc này, bật đèn báo BI-LEVEL trên bảng điều khiển. c. Trường hợp 3: Khi chỉ số TAO thay đổi từ trung bình đến thấp. Hình 5.15. Sơ đồ mạch điều khiển chế độ dòng khí trường hợp 3. Tiếp động trong môtơ servo điều khiển chế độ dòng khí đang ở vị trí BI-LEVEL. Khi TAO thay đổi từ trung bình đến thấp, bộ vi xử lý bật TR3 Đầu vào A của mạch dẫn động môtơ điều khiển chế độ dòng khí là “0” do tạo thành mạch nối đất và đầu vào B là “1” do mạch hở. Điều này làm tín hiệu “1” được phát ra ở đầu ra C và “0” ở đầu D trong mạch dẫn động, cho phép dòng điện từ đầu ra C đến môtơ, sau đó đến đầu ra D, do vậy làm cho môtơ hoạt động, kéo tiếp điểm động khỏi tiếp điểm FACE và sau đó dừng lại, đặt hệ thống vào chế chế độ FACE. Lúc này, bật đèn báo FACE trên bảng điều khiển. 5.6.2.2. Điều khiển máy nén: Nhấn công tắc AUTO trên bảng điều khiển sẽ tự động bật ly hợp từ và khởi động máy nén. Ly hợp từ bật và tắt lần lượt phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường hay nhiệt độ gian lạnh. 5.6.2.3. Kết nối với ECU động. Nhằm mục đích điều khiển các loại điều hòa không khí hay động cơ khác nhau, những xe có lắp hệ thống TCCS trao đổi các tín hiệu giữa ECU động cơ và bộ khuếch điều hòa không khí. a. Tín hiệu A/C. Tín hiệu này gửi từ bộ khuếch đại đến ECU động cơ khi ly hợp từ đang hoạt động hay công tắt A/C bật. b. Tín hiệu ACT (cắt điều hòa không khí). ECU động cơ gửi tín hiệu ACT đến bộ khuếch đại điều hòa không khí để nhả ly hợp từ của máy nén nhằm ngừng hoạt động của điều hòa không khí tại một tốc độ xe ,áp suất đường ống nạp, tốc độ động cơ hay góc mở bướm ga nhất định. Điều hòa không khí bị cắt khi tăng tốc đột ngột từ tốc độ động cơ thấp nhằm đảm bảo tính năng tăng tốc tốt. Điều hòa không khí cũng tắt khi động cơ hoạt động không tải ở tốc độ thấp hơn tốc độ định trước, tránh cho động cơ khỏi chết máy. Trong một số kiểu động cơ, hoạt động của ly hợp từ cũng bị trễ trong một thời gian nhất định sau khi bật công tắt điều hòa không khí. Trong thời gian này ECU động cơ mở van ISC để bù lại sự suy giảm tốc độ do hoạt động của máy nén điều hòa không khí. Hình 5.16. Sơ đồ mạch điều khiển máy nén. Trong một số trường hợp ECU động cơ điều khiển ly hợp từ của máy nén A/C dựa trên tín hiệu A/C đo bộ khuếch đại điều hòa không khí phát ra. Hình 5.17. Sơ đồ mạch điều khiển máy nén từ tín hiệu A/C. W X Tài liệu tham khảo: [1] Heater and Air Conditioning System, Toyota Service Training. [2] Automatic Air Conditioning System, Toyota Service Training. [3] Jesse N. Lawrence, Refrigeration Fundamentals Throughout History: Methods Used to Obtain Colder Temperatures, and Principles Governing Them.